基于單片機(jī)的模糊pid溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告(已修改)
2024-11-28 14:55 本頁(yè)面
【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 信 電 系 工業(yè)電氣自動(dòng)化 專業(yè) 03 級(jí) 1 班 課題名稱： 基于單片機(jī)的模糊 PID 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )起止時(shí)間： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 報(bào)告日期： 信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（開題報(bào)告） 1 一、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi) (外 )的研究現(xiàn)狀綜述 （模糊控制） 模糊控制國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài) 國(guó)外最早取得應(yīng)用成果的是 1974 年英國(guó)倫敦大學(xué)教授 ，首先利用模糊控制語(yǔ)句組的模糊控制器，應(yīng)用于鍋爐 和氣輪機(jī)的運(yùn)行控制，在實(shí)驗(yàn)室獲得成功，標(biāo)志著模糊控制的誕生。隨后， 1975 年，英國(guó)的 和 E. H. Mamdani 將模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵過(guò)程的溫度控制中； 1979 年，英國(guó)的 和 研究了一種自組織的模糊控制器，它在控制過(guò)程中不斷修改和調(diào)整控制規(guī)則，使得控制系統(tǒng)的性能不斷完善 。1983 年，日本學(xué)者 M. Sugeno 和 Kurakani 將基于語(yǔ)言真值推理的模糊邏輯控制器，應(yīng)用于汽車速度的控制，并且取得成功。 模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng) PID 技術(shù)相結(jié)合的研究國(guó) 外也取得了許多成果。 Tang 通過(guò)對(duì)常規(guī)模糊控制器機(jī)理的分析，最早提出了一般模糊控制器和 PI 控制器的相似性 。Abdelnon:從PID 控制角度，提出了 FuzzyPI,FuzzyPD 和 FuzzyPID 三種形式的模糊控制器，隨后各種模糊 PID控制器都證明是非線性 PID控制器， Ying最先提出模糊 PID控制器的解析結(jié)構(gòu)，證明了各類 Mamdani 模糊控制器是可變?cè)鲆娴姆蔷€性 PI 控制器， Ying 和劉向杰等還采用各種方式得出了模糊控制器的量化因子和比例因子同 PID 控制器的 Kp , Ki 和 Kd的之間的關(guān)系李洪兵分析 了模糊控制器與 PID 控制器之間的關(guān)系，提出了 SISO 模糊控制器是分段P調(diào)節(jié)器， DISO 模糊控制器是具有 P 與 D(或 P 與 I)交互影響的分片 PD(或 PI)調(diào)節(jié)器，三輸入單輸出模糊控制器是具有 P、 I、 D之間交互影響的分片 PID 調(diào)節(jié)器?？傊?，各種研究表明，模糊控制器是非線性 PI、 PD或 PID 控制器，普通 PI, PD 或 PID 控制器在三維或四維空間中是一個(gè)通過(guò)原點(diǎn)的超平面，具有線性調(diào)節(jié)特性，而模糊控制器在相應(yīng)的空間則是一個(gè)過(guò)原點(diǎn)的分片二次或三次曲面，具有逼近非線性調(diào)節(jié)規(guī)律，因此，其整體控制效果好于 PI, PD 或 PID 控制器。 我國(guó)模糊控制理論及其應(yīng)用方面的研究工作是從 1979 年開始的，大多數(shù)是在著名的高等院校和研究所中進(jìn)行理論研究，如對(duì)模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模糊推理算法、自學(xué)習(xí)或自組織模糊控制器，以及模糊控制穩(wěn)定性等的研究，而其成果應(yīng)用集中于工業(yè)爐窯方面，如火爐等。 80年代末期開始研究模糊控制器與 PID控制器的關(guān)系 。1985年徐承偉就指出了模糊控制器輸出與被控對(duì)象之間存在著積分作用 。1987年胡家耀在此基礎(chǔ)上提出了 FuzzyPI調(diào)節(jié) 信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（開題報(bào)告） 2 器，并用于退火爐燃燒過(guò)程中 。1988 年，河北廊紡市工具廠李利民、王金奎研制的高 溫鹽浴爐微機(jī)控制系統(tǒng)以磁性調(diào)壓器作為執(zhí)行元件，采用 MPID調(diào)節(jié)方式，當(dāng)爐溫在 1100~1300℃范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，誤差小于土 20℃ 。 1989 年，武漢鋁廠鄭恭恒、沈協(xié)和用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)爐溫控制，采用 BangBang 和 PID 相結(jié)合的控制算法，達(dá)到了升溫速度快，超調(diào)量小的控溫效果 。1997 年，吉林工業(yè)大學(xué)呂俊偉、王文成、黃海東研制的模糊一 PI 一開關(guān)混合控制器用于滲炭爐溫度控制系統(tǒng)，縮短了升溫時(shí)間，大大提高了控制精度，最大超調(diào)量小于 1 ℃。 模糊控制的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)代模糊控制技術(shù)己經(jīng)進(jìn)入新的發(fā)展階段。 1984 年美國(guó)推出“模糊決策支持系統(tǒng)” 。日本則進(jìn)入模糊控制實(shí)用化時(shí)期： (1)過(guò)去將大型機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程作為對(duì)象，而目前已經(jīng)面向大眾，如電視攝像機(jī)自動(dòng)調(diào)焦等家用電氣設(shè)備。 (2)向復(fù)雜系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、人類與社會(huì)系統(tǒng)以及自然系統(tǒng)等方向擴(kuò)展。 (3)在硬件方面進(jìn)一步研制模糊控制器、模糊推理等專用芯片，并且開發(fā)“模糊控制用的通用系統(tǒng)”。 模糊控制技術(shù)發(fā)展至今，仍然存在以下主要問(wèn)題 : (1)模糊控制在非線性復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用中的模糊建模、模糊規(guī)則的建立和模糊推理算法的深入研究。 (2)由于復(fù)雜模糊規(guī)則的相互作用，使得到的合成推理算法具有相當(dāng)程度的非線性性能，致使模糊控制效果不夠理想。 (3)模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論探討。 (4)自學(xué)習(xí)模糊控制策略和智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)。 (5)簡(jiǎn)單、適用且具有模糊推理功能的模糊集成芯片和模糊控制裝置、通用模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)和推廣應(yīng)用。 今后控制理論面臨的突出問(wèn)題是既要繼續(xù)發(fā)展自身的理論，又要在應(yīng)用方面留下實(shí)實(shí)在在的成果。模糊控制―模糊專家系統(tǒng)―模糊控制工程將是構(gòu)成未來(lái)系統(tǒng)的重要途徑。 信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（開題報(bào)告） 3 二、設(shè)計(jì) (論文 )要 解決的問(wèn)題和擬采用的研究方法 本設(shè)計(jì)的主要解決的問(wèn)題是通過(guò)單片機(jī)控制系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的智能控制。具體設(shè)計(jì)方案如下：采用溫度傳感器完成對(duì)溫度的數(shù)據(jù)采集，并把溫度值轉(zhuǎn)換為電壓值，經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)入單片機(jī)控制系統(tǒng)，與單片機(jī)中預(yù)置的參量進(jìn)行比較后，得到誤差量，并與上一次采集的誤差量進(jìn)行比
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